实验一 单管放大电路

二、实验必作内容 实验电路如图 1 所示。
Rb1 + uI uS C1 +
10µ F
100k 20k
RW
（12V ） VCC
3.3k
Rc
R'b1 T Re1 Re2
9011
C2 +
10µ F
+ uO
Rs
15k
Rb2
200 1k
Ce +
47µ F
RL 5.1k
-
图 1 单管共射放大电路
说明：图 1 中 uS、Rs 分别代表信号源及其内阻，信号源输出正弦交流信号。 1. 测试晶体管输出特性曲线
为减小测量误差， R L 的阻值应与 Ro 接近。但是，当被测电路（如稳压电源、由集成运 放组成的运算电路等） 的输出电阻 Ro 很小时， 就不能采用此方法， 否则会使输出电流过大， 造成元件的损坏。 测试中应注意，输出负载电阻的变化可能会引起输出信号的失真。 4. 幅频特性的测试
图 6 为某放大电路放大倍数的幅频特性曲线。
A Am 0.707 Am fL
低频段 中频段
O
fH
高频段
f
图 6 放大电路的频率指标
常用测试幅频特性曲线的方法有逐点法和扫频法， 常用测量仪器有示波器和扫频仪。 这 里仅介绍使用示波器逐点测试幅频特性曲线的方法。 将信号源加至被测电路的输入端，改变信号的频率，保持输入电压幅度不变 ,用示波器 测试电路的输出电压。 将所测各频率点的电压增益绘制成曲线， 即为被测电路电压增益的幅 频特性曲线。为了节省时间而又能准确地描绘出测试曲线，在曲线平滑的地方（如图 6 中的 中频区）可以少测几点，而在曲线变化较大的地方（如图 6 中的上、下限截止频率点附近） 应多测几点。 测试中应注意： （1）有些信号发生器输出的正弦信号幅值会随信号频率的增加而减小。因此，在测试 过程中，应始终监视输入信号的幅值，如其有减小需及时予以调整。 （2）在测试 中，示波器探头应使用×10 档。
在 ICQ=1mA 时 ， 测 试 电 压 放 大倍 数 。 4.
静态工作点对放大电路的动态性能的影响 、R i、Ro、 。
调节 RW，使 ICQ =2mA，测试 Rb1 值、测试 三、实验选作内容
1. 发射极电阻对动态性能的影响
测试中，输入信号有效值 U i ≈ 5mV，频率为 10kHz。
改接电容 Ce，使之与 Re2 并联，测试 ICQ=1mA 下的 较，总结发射极电阻对电路动态性能的影响。 2. 静态工作点对最大不失真输出电压 的影响
三、放大电路实验中测试注意事项 测量交流电压首先要注意仪器的共地。有人认为交流电压不分正负，因此不必共地，这 种看法是不正确的。我们说的“地”是指仪器或线路的公共端。当两个或多个电子仪器是通 过交流电源 （如 220V） 供电时， 就需要将这些仪器各自的公共端接在一起， 以使干扰最小。 因此，在测量交流电压时始终是测试电位，而不是测量两点的电压，见图 7。
实验一
一、实验目的 1. 2. 3. 4. 5.
单管放大电路
掌握放大电路静态工作点的调整与测试方法。 掌握放大电路主要性能指标的测试方法，了解静态工作点对动态性能的影响。 掌握晶体管输出特性曲线的测试方法。 掌握晶体管输出特性、放大电路静态工作点和动态参数的仿真测试方法。 了解发射极电阻对放大电路性能的影响。
八、思考题 1. Rb1 为什么要由一个电位器和一个固定电阻器串联组成？电解电容两端的静态电压 方向与它的极性应该有何关系？ 2. 测试放大电路 R i 时，若串联电阻的阻值比其 R i 的大得多或小得多，对测试结果会 有什么影响？请对测试误差进行分析。 3. 能否用数字万用表测试图 1 所示放大电路的 R i、Ro、 ，为什么？
测试放大电路电压放大倍数 时，首先应该选择放大电路通带内小信号作为输入信号， 如输入信号的有效值 U i ≈ 5mV，然后用示波器观察输出信号的波形。在信号不失真的条件 下测试输出电压 U O，通过计算 UO／U i 即得 。 实验中，使用“EE1642B1 型信号发生器”产生正弦信号。 使用 DSO-X2012A 数字示波器测量正弦电压信号时，可用示波器“Mess”功能，直接 读出被测电压信号的有效值，如图 2。 测试中应注意，所用的测试仪器必须校正好电气零点。
为减小测量误差，选取的 R 1 的阻值应与 R i 接近。
R1 Rs
Ii Ui
Ri
Rs
S
R1 Ri
US
U'i
Ro U'o Uo V
US
图 3 测试输入电路的原理电路
图 4 高输入电阻的测量方法
(2) 高阻值输入电阻的测试方法 如果电路的输入电阻很高（如场效应管放大电路） ，需串入的电阻 R 1 的阻值也很大，同 时测试仪表的等效电阻和电路的输入电阻 R i 可以比拟，此时会引起很大的测量误差。因此 不能直接在输入端进行测量。解决此问题的方法如图 3 所示。 在输入回路串入一个已知电阻 R 1（与输入电阻 R i 接近）和开关 S，测试仪表（如示波 器）接于电路的输出端。分别测量开关 S 闭合与断开时的输出电压有效值 UO1 和 UO2，设信 号源内阻 Rs 可以忽略，则输入电阻为
放大电路常用正弦波作为测试信号，且其幅值要小，以避免输出波形产生非线性失真。 放大电路对不同频率信号的放大能力是不同的， 放大电路只适用于放大某一个特定频率范围 内的信号。因此，在测试放大电路动态参数时，首先应选取一个频率适中的小幅值信号，其 次要选用适合的仪器观察输出信号的波形是否失真。 常用的测试仪器有信号发生器、示波器、交流毫伏表、失真度测量仪等。交流毫伏表是 用来测试正弦信号的有效值。随着测量技术的发展，许多示波器带有交流毫伏表功能。 测试中用电压有效值表示正弦信号的幅值。 1. 电压放大倍数的测试
测试中应注意，由于增加了 R1，原来不振荡的电路有可能产生振荡，因此还要监视输 出信号的波形。 3. 输出电阻的测试
测量输出电阻 Ro 的电路如图 5 所示。
Ro Ui U'o Uo RL
图5
测量输出电阻的原理图
在电路 端加入正弦小信号，将负载电阻 R L 开路，测量电路的开路输出电压 U 'o ，然后 接入合适的负载电阻 RL，测量有载输出电压 UoL。输出电阻为
rbb’
4. 计算图 1 单管共射放大电路的 、Ri、Ro。 计算中 ß 取实测值。设晶体管 U BEQ ≈0.7V，若 ß在 150～ 260、ICQ 为 2mA~1mA 间，则 取值范围 650 Ω～950 Ω。
5. 拟定各项测试内容的操作步骤，设计好实验数据记录表格。 6. 学习使用 Multisim 软件测试晶体管输出特性曲线、放大电路静态工作点、动态参 数的方法。请利用课下时间搭接电路，对电路进行仿真。第 5 周实验课上老师将检查学生的 仿真结果。 《Multisim 仿真应用手册》 、 《Multisim V7 使用说明书》见课程文件。 六、实验注意事项 1. 测试静态工作点和放大电路动态参数时放大电路要与仪器仪表共地。 2. 放大电路输入信号 U i 应无直流分量即上、下半周对称的信号，信号幅值以示波器 测试值为准。 3. 、Ri、Ro、 的测试方法见附录。 4. 测试时首先要保证静态工作点符合要求。用示波器监视放大器输出波形, 在保证输 出波形不失真的情况下测试。 七、实验报告 1. 整理实验数据，对数据进行理论分析，并将仿真数据、测试值与理论计算值进行比 较，分析其误差及产生误差的主要原因。 2. 实验中若电路出现故障，请分析故障原因。 3. 总结、分析发射极电阻对放大电路动态参数的影响。 4. 5. 总结放大电路主要性能指标的测试方法。 回答思考题。
附录：放大电路的测试方法
放大电路的性能指标见华成英、童诗白主编的《模拟电子技术基础》 （第四版） 2.1 节。 放大电路的测试应遵循“先静态后动态的原则” 。 一、放大电路静态工作点的测试 静态工作点是放大电路在输入信号为 0 时晶体管各极的电流及极间电压。 测试静态工作点时，先去掉信号源，并将输入端短路，再用万用表的直流电压档测试。 以图 1 电路为例，静态工作点 Q 包括晶体管的 UBEQ 、UCEQ、IBQ 和 ICQ。为使放大电路 与测试仪表共地，通常应通过测试晶体管 b、 c、e 三个极的直流电位来得到 U BEQ 和 UCEQ ， 通过测试电阻上的电压而间接求得 IBQ 和 ICQ。 另外，在测试和调整 Q 点时，可以通过 UCEQ 值来判断管子的状态，若 UCEQ 等于饱和 压降，则说明晶体管已进入饱和区；若 UCEQ 约为电源电压，则说明晶体管已经截止。 值得注意的是，由于 β 随管子而异也随 Q 点而变，因此一般不是按照计算出来的 Rb1 值调整 Q 点，而是调节 Rb1 使 UCEQ 达到给定值。 二、放大电路动态参数的测试 动态参数是指放大电路的性能指标，包括 、Ri、Ro、 以及失真度等项。
测试晶体管 9011 输出特性曲线及在静态工作点 Q 附近的 β 值。 2. 调整放大电路静态工作点
调节 RW，测量 UCQ、U EQ，使 ICQ =1mA。测试 ICQ=1mA 下的 Rb1 值。 3. 测试放大电路的主要性能指标 、 输 入 电 阻 Ri 、 输 出 电 阻 Ro 和幅 频特 性
在 “测量类 型”菜单中选 取“交流有效 值 -N 个 周 期” ，直接读 出电压信号 的有效值。 2. 图 2 示波器测量方式的设定
Leabharlann Baidu
2.
输入电阻的测试
通常在工作频率比较低时放大电路可近似于纯阻性电路，输入电阻 R i 表示从放大电路 输入端看进去的等效电阻，即
(1) 常用测试方法 常用测量输入电阻的原理电路如图 3 所示。 在被测电路的输入回路中串入一个已知电阻 R1， 在电路 端加入正弦小信号， 用示波器等仪器分别测量电阻 R1 两端对地的电压有效值 ， 则可求出输入电流，由此推出输入电阻为
a
R1 R2
b
信 号 源
示 波 器
图 7 测试电位的方法
到
图 7 所示的电路中，要想得到 的值，应该分别测量 和 ，然后通过计算 。若直接测量 ，信号源和示波器不共地，测量数据不准确。
－
得
测试 Au、R i、Ro 和 等参数时的一个很重要问题就是合理选择输入信号的大 小。输入信号过小，不宜观察，且容易串入干扰。输入信号过大，会造成失真。因此要合理 选择信号的大小， 用示波器进行监视被测信号， 只有在信号不失真的条件下测试数据才是有 意义的。 在测量动态参数时需要用示波器监视波形。 测量时如发现电路中存在着自激振荡或外来 信号的干扰，应该先消除振荡和干扰再测量。 总之，放大电路的测试中要合理的选择输入信号，正确的挑选测量仪器，采用恰当的 测量方法与技巧；在放大不失真的前提下，得到的数据才是有效的、误差小的数据。
、Ri、Ro。与上面测试结果相比
分别在 ICQ=1mA 和 2mA 情况下，失真度为 10%时测试放大电路的 较。 （只作仿真实验）
，并与理论值比
四、实验要求 1. 对实验内容先进行仿真测试再搭建硬件电路测试。 2. 仿真实验使用 Multisim 软件。图 1 电路中，晶体管型号为 MRF9011L，仿真时需 将模型参数中的 BF( β ) 修改为实用晶体管 9011 的实测 β 值。 3. 记录实验内容中各项仿真与硬件测试数据。 五、预习要求 1. 2. 3. 复习共射放大电路的基本工作原理。 学习放大电路 、Ri、Ro、 的测试方法。 测试 9011 的输出特性曲线。 “晶体管输出特性曲线的测试”方法见课程文件。